废水生化处理基础知识

生化需氧量
水中有机污染物被好氧微生物分解时所需的氧量称为生化需氧量（以 mg/L为单位）。它反映了在有氧的条件下，水中可生物降解的有机物 的量。生化需氧量越高，表示水中需氧有机物越多。有机物污染物被 好氧微生物家分解的过程，一般可分为两个阶段：第一阶段主要是有 机物被转化为二氧化碳、水和氨；第二阶段主要是氨被转化为亚硝酸 盐和硝酸盐。污水的生化需氧量通常只指第一阶段有机物生物氧化所 需的氧量。微生物的活动与温度有关，测定生化需氧量时一般以20℃ 作为测定的标准温度。一般生活污水中的有机物需20天左右才能基本 上完成第一阶段的分解氧化过程，即测定第一阶段的生化需氧量至少 需要20天时间。这在实际工作中有困难。目前以5天作为测定生化需 氧量的标准时间，简称5日生化需氧量（用BOD5表示）。BOD的测 试分析在废水处理工程中非常关键，BOD/COD的值可表示废水的可 生物降解性能，BOD/COD的值越高，说明废水的可生化性越强，通 过生物处理办法就越适合。其中废水的物化预处理单元、厌氧生物反 应最大的作用就是提高废水的可生化性，进而提高好氧生化系统的处 理效率和效果。
溶解氧
DO的测试方法严格遵守废水水质分析国家标准测试方法，或者采用 高精密度溶解氧分析仪器。DO的测试在生化处理废水中起重要作用， 各种生化反应对溶解氧浓度的要求都很高，在反应过程中，要严格控 制废水中的溶解氧浓度，以保证微生物具有最高的活性，生化处理达 到最优处理效果。 溶解氧是影响生化处理效果的重要因素。在好氧生 物处理中，如果溶解氧不足，好氧微生物由于得不到足够的氧，其活 性受到影响，新陈代谢能力降低，同时对溶解氧要求较低的微生物将 应运而生，影响正常的生化反应过程，造成处理效率下降。好氧生物 处理的溶解氧一般2~4mg/L为宜，在这种情况下，活性污泥或生物膜 的结构正常，沉降、絮凝性能好。供氧过高，能耗浪费，而且代谢活 动增强，营养供应不足而使微生物缺乏营养，促使污泥老化，结构松 散。 因此，在废水生化处理过程中，溶解氧应该经常测试，以保证曝 气池中的溶解氧浓度控制在一个合理的水平上，确保好氧微生物正常 生长，取得较好的处理效果。
有毒物质
本项目废水中存在着对微生物有抑制和杀 害作用的化学物质，其毒害作用主要表现 为细胞的正常结构遭到破坏以及菌体内的 酶变质，并使之失去活性。下表简单列出 部分物质的有毒物抑制浓度。
含盐量
含盐量过高，对微生物具有抑制甚至毒害 作用。一般生化系统的处理废水盐分以不 超过5000 mg/L为宜。
污泥的体积指数
SVI（污泥的体积指数）：污泥的体积指数是指曝气池混合 液在1000ml量筒中，静置30min后，1g活性污泥悬浮固体所 占的体积，常用SVI表示，单位为ml/g，SVI 与SV30存在以 下关系： SVI= SV30×10/MLSS 沉降比SV与污泥的浓度有关，沉降 性能相同的污泥，当MLSS较大时，SV也越大；当曝气池中 混合液MLSS变化较大时，SV值就无法与历史数据比较，反 映的污泥情况失真。测量SV或SVI的目的是反映污泥在二沉 池内的沉降浓缩状况。 SVI既是衡量污泥沉降性能的指标，也是衡量污泥吸附性能 的一个指标。一般来说，SVI值越大，沉降性能越差，但吸 附性能好；反之，SVI越小，沉降性能越好，而吸附性能越 差。在传统活性污泥工艺中，一般认为，SVI值在100左右， 综合效果最好，太大或太小都不利于出水质量的提高。
悬浮物
SS的测试方法严格遵守废水水质分析国家标准测试方法。 水中所有残渣的总和称为总固体（TS），总固体包括溶 解物质（DS）和悬浮固体（SS）。水样经过滤后，滤液 蒸干所得的固体即为溶解性固体（DS）,滤渣脱水烘干后 即是悬浮固体（FS）。将固体在600℃的温度下灼烧，挥 发掉的量即是挥发性固体(VS），灼烧残渣则是固体性物 质（FS）。溶解性固体表示盐类的含量，悬浮固体表示 水中不溶解的固态物质的量，挥发性固体反映固体的有机 成分量。 SS是评价混凝反应处理效果的最重要指标，混凝反应的 主要作用就是去除废水的悬浮固体和胶体物质。
废水生化处理
过程中的影响因素及控制参数
冠县新瑞集团
温度
温度对生化培养过程起着至关重要的作用。目前，尽管本项目废水处 理工程尚未做到对生化系统控制温度的程度，但是各生化反应系统、 各运行阶段中温度的测量和分析依旧对生化污泥驯化培养过程起到指 导性作用，它能够为生化培养过程中各现象的解释提供依据，有助于 帮助管理及操作人员对系统运行管理做出正确及时的判断。 温度在很 大程度上影响活性污泥（包括厌氧、兼氧和好氧）中的微生物活性程 度，并且对诸如溶解氧、曝气量等产生影响，同时对生化反应速率产 生影响。不同种类的微生物所生长的温度范围不同，约为5℃~80℃。 在此温度范围内，可分成最低生长温度、最高生长温度和最适生长温 度。以微生物适应的温度范围，微生物可分为中温性、好热性和好冷 性三类。中温微生物的生长温度范围在20℃~45℃，好冷性微生物的 生长温度在20℃以下，好热性微生物的生长温度在45℃以上。 废水 生化好氧生物处理，以中温细菌为主，其生长繁殖的最适温度为 20℃~37℃。当温度超过最高生物生长温度时，会使微生物的蛋白质 迅速变性及酶系统遭到破坏而失去活性，严重者可使微生物死亡。低 温会使微生物的代谢活力降低，进而处于生长繁殖停止状态，但仍保 存其生命力。 厌氧生物处理中的中温性甲烷菌最适温度范围在 20℃~40℃之间，高温性为50℃~60℃，厌氧生物处理常采用温度 33℃~38℃和50℃~57℃。
污泥龄
SRT(污泥龄或称平均细胞停留时间)：是活性污泥 在整个系统中的平均停留时间，一般用SRT表示： SRT=活性污泥系统中的活性污泥总量/每天从系 统内排出的活性污泥量 =（Ma+Mc+MR） /(Mw+Me) 其中Ma，为曝气池中的活性污泥量； Mc，为二沉池的污泥量；MR，为回流系统的污 泥量；Mw，为每天排放剩余污泥量；Me,为二沉 池出水每天带走的污泥量。
污泥的沉降比
SV30（污泥的沉降比）：污泥的沉降比是指曝气 池中的混合液在1000ml的量筒中，静置30min后， 沉降污泥与混合液的体积之比，一般用SV30表示。 SV30是衡量活性污泥沉降性能和浓缩性能的一个 指标。对于某种浓度的活性污泥，SV30越小，说 明其沉降性能和浓缩性能越好。正常的活性污泥 其MLSS浓度为1500~4000mg/L。SV30一般在 15%~30%的范围内。
化学需氧量
COD的测试方法严格遵守废水水质分析国家标准测试方法。化学需氧量是用 化学氧化剂氧化水中的有机污染物时所消耗的氧化剂量，用氧量（mg/L）表 示。化学需氧量越高，也表示水中有机污染物越多。常用的氧化剂主要是重 铬酸钾和高锰酸钾。以高锰酸钾作氧化剂时，测得的值称CODmn或简称OC。 以重铬酸钾作氧化剂时，测得的值称CODcr，或简称COD。如果废水中有机 物的组成相对稳定，则化学需氧量和生化需氧量之间有一点个比例关系。一 般说，重铬酸钾化学需氧量与第一阶段生化需氧量之差，可以粗略的表示为 不能被需氧微生物分解的有机物。 COD的测试分析是废水处理调试运行工作的重要组成部分，一方面掌握工艺 流程中各处理单元的进出水情况，确保进水稳定，不至于产生较大的波动和 对系统的冲击；另一方面，通过各处理单元前后进出水的COD变化情况，了 解处理单元的处理效果和效率。其重要作用可总结为以下三点： 1）提供详细的进出水浓度，使管理人员根据浓度变化情况相应的对运行工况 作出调整，保证废水处理系统正常、稳定运行； 2）作为一项重要的技术指标，反映各处理单元的运行情况及处理效率等； 3）为整个系统中出现的各种现象及异常情况的分析判断及合理解释提供依据。
PH值
不同的微生物有不同的pH值适应范围。例如细菌、放线菌、藻类和原 生动物的pH值适应范围是在4~10之间。大多数细菌适宜中性和偏碱 性（pH值6.5~7.5）环境；氧化硫化杆菌喜欢在酸性环境，它的最适 pH值为3，亦可以在pH值1.5的环境中生活；酵母菌和霉菌要求在酸 性或偏酸性的环境中生活，最适pH值3.0~6.0，适应pH值范围为 1.5~10之间。 废水生物处理过程保持最适pH值范围是十分重要的。 如用活性污泥法处理废水，曝气池混合液的pH值达到9.0时，原生动 物将由活跃转为呆滞，菌胶团粘性物质解体，活性污泥结构遭到破坏， 处理效率显著下降。如果进水pH值突然降低，曝气池混合液呈酸性， 活性污泥结构也会变化，二沉池中出现大量浮泥现象。 培养优良、驯 化成熟的生物系统具有较强的耐冲击负荷的能力，但如果pH值在大幅 度内变化，则会影响反应器的效率，甚至对微生物造成毒性而使反应 器失效，因为pH值的改变可能引起细胞电荷的变化，进而影响微生物 对营养物质的吸收和微生物代谢中酶的活性。 综上所述，在生物系统处理废水过程中，应提供微生物最佳的pH值范 围，以使其在最优化条件至关重要。生物培养的微生物按 照其细胞组成及代谢性质，在生长繁殖过程中需要一定量的营养元素， 主要以氮磷为主。所以工业废水生物培养过程中，需要经常性的投加 营养物质，以保证废水中有足够的氮和磷。 BOD：N：P=100：5：1，这是好氧生化系统中的比例，在好氧生化 培养中，缺乏氮元素将导致丝状的或者分散状的微生物群体产生，使 其沉降性能差。另外，缺乏氮元素使新的细胞难以形成，而老的细胞 继续去除BOD物质，结果微生物向细胞壁外排泄过量的副产物——绒 毛状絮状物，这些絮状物沉淀性能差。根据经验，从废水中每去除 100kgBOD需要加5kg氮和1kg磷。 在许多条件下，氮以氨形式，磷 以磷酸形式加入废水中。细菌需要氮以产生蛋白质，需要磷以产生分 解废水中有机物质的酶。一般细菌较易利用氨态氮，在处理工业废水 时，如果废水含氮量低，不能满足微生物的需要，需要另外补加氮营 养，如尿素、硫酸铵、粪水等。微生物中主要以细菌对磷的要求较多， 工业废水中一般需要补加磷元素，如磷酸钾、磷酸钠等。
色度
色度的测试方法严格遵守废水水质分析国 家标准测试方法。色度是一项感官性指标。 纯净的天然水是清澈透明的，即无色的。 但带有金属化合物或有机化合物等有色污 染物的污水呈现各种颜色。将有色污水用 蒸馏水稀释后与参照水样对比，一直稀释 到二水样色差一样，此时污水的稀释倍数 即为色度。